REVISTA
ODIGOS
rodigos@uisrael.edu.ec
• e-ISSN: 2697-3405
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Período junio - septiembre 2024
Vol. 5, Núm. 2
Órtesis de inmovilización para perros: Un enfoque de bajo
costo basado en el diseño generativo
Canine Immobilization Orthosis: A Low-Cost Approach Based on
Generative Design
Fecha de recepción: 2023-02-26 Fecha de aceptación: 2024-04-09 Fecha de publicación: 2024-06-10
José Miguel Segnini Maizo
1
Ponticia Universidad Católica del Ecuador Sede Ibarra, Ecuador
jmsegnini@pucesi.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-4894-6482
Karen Dayana Imbago Arevalo
2
Universidad Técnica de Ambato, Ecuador
kd.imbago@uta.edu.ec
https://orcid.org/0009-0006-3342-5234
Mary Josena Vergara Paredes
3
Universidad Internacional de Valencia, España
maryjosena.vergara@professor.universidadviu.com
https://orcid.org/0000-0002-5718-3325
RESUMEN
Cuando un perro experimenta un accidente o presenta una malformación en una de sus
extremidades, su movilidad se ve comprometida y se requiere el uso de una ortesis de inmovilización
para facilitar la recuperación del miembro afectado. En el proceso de diseño de estas ortesis,
idealmente, se buscaría la participación activa del usuario para denir los requisitos, involucrándolo
https://doi.org/10.35290/ro.v5n2.2024.1233
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desde las etapas iniciales del desarrollo. No obstante, el usuario se ve limitado por la adaptación
de lo que ofrece el mercado y los altos costos. En esta investigación, se ha presentado un
diseño conceptual y el procedimiento de fabricación de una órtesis de inmovilización para perros
caracterizada por su comodidad, transpirabilidad, asepsia, funcionabilidad, impermeabilidad,
seguridad, estética y bajo costo, acompañado de una gran adaptabilidad que se logra replicando
la anatomía de la extremidad afectada. Se consideraron requisitos de resistencia del material y
distribución de cargas. Se pudo desarrollar simulaciones de esfuerzo y deformación con programas
CAD-CAE hasta obtener un modelo funcional impreso en 3D. Los resultados obtenidos mostraron
que es posible diseñar una ortesis mínimamente viable que inmovilice la extremidad del animal y
permita una mejor distribución de cargas gracias a la geometría obtenida idéntica a la del miembro
original afectado.
PALABRAS CLAVE: órtesis, inmovilización, perros, diseño generativo
ABSTRACT
When a dog experiences an accident or has a malformation in one of its limbs, its mobility is
compromised, and the use of an immobilization orthosis is required to facilitate the recovery of the
affected limb. In the design process of these orthoses, ideally, the active participation of the user
would be sought to dene the requirements, involving them from the initial stages of development.
However, the user is limited by the adaptation of what the market offers and the high costs. In this
research, a conceptual design and the manufacturing procedure of an immobilization orthosis
for dogs characterized by its comfort, breathability, asepsis, functionality, impermeability, safety,
aesthetics and low cost, accompanied by a great adaptability that is achieved, have been presented.
replicating the anatomy of the affected limb. Material strength and load distribution requirements were
considered. Stress and deformation simulations could be developed with CAD-CAE programs until a
3D printed functional model was obtained. The results obtained showed that it is possible to design
a minimally viable orthosis that immobilizes the animal’s limb and allows a better distribution of loads
thanks to the geometry obtained identical to that of the original affected limb.
KEYWORDS: orthosis, immobilization, dogs, generative design
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ÓRTESIS DE INMOVILIZACIÓN PARA PERROS: UN ENFOQUE DE BAJO COSTO BASADO EN EL DISEÑO
GENERATIVO
Introducción
La órtesis ha sido una de las herramientas ortopédicas más usadas para la rehabilitación de
pacientes que requieren un soporte en aquellas partes del cuerpo que han sufrido daño. Aunque
muy útiles, las órtesis son más costosas que los tratamientos con métodos tradicionales como es
el uso de escayolas completas (yeso) o parciales (férulas). Sin embargo, estas últimas técnicas
tienen varios problemas en comparación con la órtesis. Las escayolas son rígidas e incomodas,
pueden producir alergias y problemas circulatorios, en tanto que las férulas son difíciles de
ajustar anatómicamente a determinadas partes del cuerpo y permiten un movimiento excesivo de
las extremidades. En ambos tipos de dispositivos la solubilidad del yeso en el agua diculta la
limpieza de heridas y el aseo del órgano afectado (Segnini et al., 2017). También, es muy común,
especialmente en el caso de los animales, que se usen equipos construidos con diferentes tipos de
elementos como madera y plástico. La mayoría de las veces este tipo de herramientas alternativas
no producen los resultados esperados puesto que su diseño pocas veces logra un correcto ajuste
anatómico a la parte lesionada dicultando su rehabilitación o en casos más complejos cambian la
marcha y la distribución de las fuerzas verticales sobre las patas anteriores o posteriores como se
muestra con estudios experimentales (Murakami et al.,2021).
Con la aparición de las nuevas tecnologías, se ha producido una revolución en el campo de la
biomecánica, lo que ha permitido el desarrollo de nuevos modelos de órtesis muy efectivas en
la rehabilitación ortopédica por ser dispositivos livianos, fuertes, seguros, de fácil elaboración y
sobre todo cómodos. Entre esas nuevas tecnologías usadas en la fabricación de órtesis destacan
por un lado la manufacturación aditiva digital como son las impresiones en 3D y, por otro lado,
la construcción de un producto nal usando materiales resistentes y elásticos, como la bra de
carbono, donde además se pueden incorporar sensores electrónicos con conectividad móvil o
capaces de producir electroestimulaciones localizadas (Segnini et al., 2022).
Una de las mayores ventajas que ofrece la manufactura digital es que los dispositivos se moldean
hasta lograr ajustar perfectamente su forma a la anatomía de la zona afectada. Esto se consigue,
a través de un levantamiento digital tridimensional de la parte afectada del animal usando
un escáner 3D, que continua con la generación del dispositivo de inmovilización mediante la
aplicación de la tecnología de impresión 3D basada en la información suministrada por paquetes
computacionales. El principal inconveniente de esta nueva tecnología es la lentitud del proceso
que hasta ahora tarda entre 36 y 49 horas por cada unidad producida, lapso al cual hay que añadir
la duración del post- procesamiento (Antonana et al. 2019; Mesa, 2020; Pascual, 2019)
Entre los países que han mostrado un mayor desarrollo en el diseño y producción de los
dispositivos de inmovilización para animales destacan España, Estados Unidos, Israel, Rusia
y Suecia (Antoñana et al. 2019; Mesa, 2020; Pascual, 2019; Torres et al. 2017; Wagoner et
al., 2018). En el caso de Latinoamérica, se han publicado algunas investigaciones orientadas
al desarrollo de unidades ortésicas para solucionar diferentes problemas ortopédicos caninos
(Cortes, 2013; Herrera et al. 2020; Rocha, 2019; Rubio, 2019). Igualmente, en Ecuador, también
se han producido avances, especialmente en el desarrollo de dispositivos ortéticos destinados a
la rehabilitación de las extremidades de perros (Zambonino, 2019; Nacevilla, 2018). Asimismo,
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en Ecuador esta tendencia académica se ha visto complementada por la producción comercial
de dispositivos ortéticos por diferentes empresas como: OrtoCanis®, OrthoPets®, Walkin’pets®,
HeroBraces, K-9 Orthotics & Prosthetics Inc, Ortopedia mascota® y Ortopedia canina®.
No obstante, para el desarrollo prometedor de órtesis asociado a la rehabilitación ortopédica,
es importante la generación de nuevas investigaciones y que la producción comercial de ortesis
tenga una mayor proyección social. En este sentido, es necesario hacer un esfuerzo a futuro para
desarrollar y producir modelos de dispositivos apegados a las geometrías naturales del paciente y
con costos accesibles que favorezca extensivamente su uso.
Metodología
Para identicar las necesidades, ha sido fundamental establecer un canal de comunicación de
alta calidad con el usuario nal del producto, lo cual requirió retroalimentación. La recopilación de
datos implicó interactuar con los usuarios directos e indirectos, y observar su experiencia de uso
del producto. Para lograr este objetivo, los métodos principales de recopilación de datos fueron las
entrevistas, encuestas a expertos y chas de observación. En este caso, los usuarios directos han
sido los perros que han sufrido lesiones en las extremidades anteriores, mientras que los usuarios
indirectos fueron los dueños de dichos perros. Se trabajó en colaboración con pacientes de la
clínica veterinaria Sr. Pets, ubicada en la ciudad de Ibarra, Ecuador.
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Tabla 1
Lista de usuarios secundarios dueños de canes
Usuario Nombre Edad Raza de perro Diagnóstico
1 Yoga 4 años Pinscher miniatura Fractura múltiple
2 Apolo 2 años Pinscher miniatura Fractura simple en las dos patas delanteras
3 Nico 5 años Chihuahua Hipocalcemia
4 Simba 1 aprox. Mestizo Esguince
5 Leo 7 años Bull terrier Luxación del metacarpo
6 Tommy 2 años Poodle Fractura múltiple
7 Kiara 2 años Mestizo Fractura cerrada
8 Tayra 5 años Labrador Fractura simple
9 Horus 6 años Akita Fractura del radio
10 Bob 3 años Labrador Luxación del cúbito
11 Manchas 5 años Mestizo Esguince
12 Dash 6 años Husky Ataxia
13 Max 1 año Cocker Fractura metacarpo
14 Bruno 2 aprox. Mestizo Fractura simple
15 Kira 2 años Poodle Fractura cerrada
16 Lupita 1 año Pinscher miniatura Esguince
17 Dona 3 años Bull terrier Luxación del cúbito
18 Maya 4 años Mestizo Esguince
19 Noa 2 años Husky Luxación en el metacarpo
20 Turbo 1 aprox. Mestizo Fractura cerrada
Es importante destacar que en esta investigación no se calculó el tamaño de muestra necesario
para obtener resultados estadísticamente signicativos, debido a la falta de una base de datos
sobre perros accidentados en la zona norte del país y a la falta de divulgación de esta información
por parte de los centros veterinarios y fundaciones. Por lo tanto, se trabajó únicamente con veinte
pacientes de la clínica Sr. Pets. (ver Tabla 1).
2.1. Requisitos de la ortesis
Se procedió a analizar y contrastar esta información (consultar Figura 1) con la literatura cientíca
pertinente sobre el tema en cuestión. Esto con el objetivo de generar alternativas de diseño que
se ajusten a los requisitos establecidos. Además, se contó con la orientación de un especialista en
traumatología veterinaria para asegurar la idoneidad de las propuestas.
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Figura 1
Proceso de recolección de requerimientos.
Se implementaron once variables de diseño fundamentales que deben ser consideradas en la
ortesis canina de inmovilización. Estas variables fueron las siguientes: comodidad, seguridad,
facilidad de montura, resistencia al agua, peso, funcionalidad, ajustabilidad, transpirabilidad,
asepsia, estética y costo. La comodidad se reere al nivel de bienestar físico que proporciona
el uso de la ortesis al animal; la seguridad está relacionada con la conanza en la ortesis y la
ausencia de riesgos al utilizar el dispositivo. La facilidad de montura se reere a la facilidad con
la que el usuario secundario o el veterinario pueden colocar la ortesis en el perro. La resistencia
al agua implica que el material de la ortesis no sea soluble en el agua, permitiendo su uso en
condiciones húmedas. El peso se reere a la ligereza o peso del dispositivo, teniendo en cuenta
la comodidad del perro al llevarlo puesto. La funcionalidad está directamente relacionada con la
capacidad de la ortesis para permitir la marcha y el movimiento normal del animal. La ajustabilidad
se reere a la capacidad de ajustar la ortesis a diferentes tamaños y holguras, adaptándose a las
necesidades individuales del perro. La transpirabilidad asegura que la humedad de la transpiración
pueda escapar rápidamente, evitando la acumulación de humedad y la irritación en la piel. La
asepsia se reere a la capacidad de la ortesis de mantener un ambiente limpio y prevenir la
aparición de nuevos problemas o infecciones. La estética está asociada a la apariencia física de
la ortesis, buscando un diseño atractivo y estéticamente agradable. Por último, el costo se reere
al valor económico necesario para adquirir la ortesis, teniendo en cuenta la accesibilidad y el
presupuesto del usuario.
Estas variables de diseño son fundamentales para desarrollar una ortesis canina de inmovilización
que cumpla con los requisitos de diseño y costo establecidos.
2.2. Diseño de la ortesis
Una vez identicadas las necesidades y requisitos, se procedió al desarrollo de distintas
alternativas de solución para el diseño de la ortesis. Se proponen diferentes formas generales
que denieron el tipo de producto a desarrollar. La propuesta 1 consistió en un diseño enfocado
en proporcionar protección adicional a la zona inferior del pie y brindar un soporte para posicionar
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correctamente la extremidad, como se muestra en la Figura 2a. Por otro lado, la propuesta 2 se
centra en ofrecer mayor comodidad y ligereza al producto, al tiempo que protege la zona inferior
del pie y proporciona un soporte adecuado para la extremidad, también ilustrado en la Figura 2b.
La propuesta 3 está diseñada para otorgar ligereza e inmovilización a la pierna del animal,
proporcionando protección, pero permitiendo que el animal no apoye la pata y pueda sentir el
suelo, lo cual puede brindar una sensación de comodidad, tal como se muestra en la Figura 2c.
Por último, la propuesta 4 es el modelo más simple y ligero, diseñado especícamente para cubrir
y estabilizar el área afectada del animal, también representado en la Figura 2d.
Figura 2
Propuestas del diseño, dimensión y tipo de la órtesis: a) Propuesta 1, b) Propuesta 2, c) Propuesta 3, d)
Propuesta 4.
En la conceptualización del producto se buscó un enfoque simple, integrando elementos
computacionales que imiten la morfología del animal para lograr una adaptación más efectiva. La
forma del objeto se ha diseñado con líneas continuas, suaves y acabados lisos, junto con detalles
sutiles, y se ha dejado espacios libres para minimizar la invasividad para el animal.
Para la selección de la forma y los mecanismos de sujeción, se siguió un proceso analítico
jerárquico (AHP), utilizando el paquete computacional Expert Choice Solutions®. Este proceso
de toma de decisiones ayudó a establecer prioridades y tomar la mejor decisión al considerar
aspectos cualitativos y cuantitativos. Se asignaron pesos a las opciones planteadas tanto para los
criterios como para las alternativas.
En el esquema preliminar del diseño de la forma, se presentaron alternativas de geometrías
orgánicas que concilian el concepto de diseño generativo y se relacionan con los sistemas
ortésicos contemporáneos.
2.3. Diseño morfológico de la ortesis
Bajo la premisa del método propuesto por Cusco (2018); Arízaga (2019); Herrera (2019) y
Suarez ete al. (2019) en donde morfológicamente diseñaron la órtesis utilizando la tecnología de
escaneado e impresión 3D (ver Figura 3), se desarrolló un modelo computarizado el a las formas
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naturales del miembro afectado. Este ha sido la geometría de partida, la cual fue única para cada
paciente.
Figura 3
Proceso de escaneado y modelado en 3D
Una vez nalizado el proceso de escaneo y modelado tridimensional de la extremidad del animal,
se procedió a imponer los requisitos necesarios para generar alternativas con el enfoque de diseño
generativo utilizando Autodesk Fusion360®.
Los parámetros especícos fueron: un espesor mínimo de 5 mm, una reducción del 50% del
material, un factor de seguridad de 1.5, fuerzas aplicadas a la órtesis de 300 N en diferentes
direcciones, una gravedad de 9,807 m/s
2
, el material PETG como opción y la tecnología de
fabricación fue la manufactura aditiva. A partir de las dieciséis propuestas generadas por el
programa, se seleccionaron aquellas que cumplieron de forma más ajustada los once criterios
establecidos previamente. Estas propuestas fueron identicadas por modelos de la siguiente
manera:
Modelo 1: Se propone una ortesis de diseño abierto, que se basa en formas orgánicas regulares
en la mayor parte de su estructura, como se ilustra en la Figura 4a.
Modelo 2: La siguiente propuesta consiste en una ortesis cerrada que se fundamenta en formas
orgánicas y cuenta con refuerzos en áreas estratégicas, como se muestra en la Figura 4b.
Modelo 3: Esta propuesta presenta una ortesis abierta con oricios orgánicos de menor densidad
en comparación con las propuestas anteriores, además de contar con refuerzos en áreas
estratégicas del producto, como se muestra en la Figura 4c.
Modelo 4: Este modelo exhibe un diseño cerrado con formas orgánicas regulares y refuerzos
ubicados estratégicamente, como se presenta en la Figura 4d.
Modelo 5: Muestra un diseño abierto ligeramente más conservador, con formas orgánicas de
mayor tamaño, pero menos distribuidas, al mismo tiempo que presenta refuerzos en áreas
estratégicas, como se ilustra en la Figura 4e.
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Figura 4
Propuestas de diseño: a) Modelo 1, b) Modelo 2, c) Modelo 3, d) Modelo 4, e) Modelo 5.
Otro paso crítico en el desarrollo de la ortesis fue la denición del sistema o mecanismo de
sujeción al animal. Existen distintos referentes comerciales que sirvieron como base para el diseño
de estos sistemas. A continuación, se describen las siguientes propuestas:
Sistema de sujeción 1: Se planteó el uso de una cinta elástica de polisopreno sintético (sin látex)
como método de sujeción. Esta cinta elástica presenta características como alta resistencia al
calor, excepcional resistencia al lavado, cero encogimientos y una distribución equitativa de tensión
y carga. El objetivo fue que las pestañas del prototipo puedan entrelazarse con la cinta elástica
para lograr la sujeción del producto, como se muestra en la Figura 5a.
Sistema de sujeción 2: Este modelo de sujeción utilizó bridas o amarras plásticas comerciales,
que consistieron en una cinta de nylon resistente con una cremallera integrada. Estas bridas se
insertaron en las pestañas laterales de la órtesis, como se ilustra en la Figura 5b.
Sistema de sujeción 3: Esta opción propuso el uso de tornillos roscados (pernos) en las pestañas
laterales para lograr la sujeción. La Figura 6c muestra este sistema de sujeción.
Sistema de sujeción 4: Esta propuesta utilizó cintas de velcro para la sujeción, que se insertan en
las pestañas laterales y se envuelven alrededor de la órtesis, como se representa en la Figura 5d.
Figura 5
Propuestas: a) Mecanismo 1, b) Mecanismo 2, c) Mecanismo 3, d) Mecanismo 4.
Por otro lado, la ortesis ha sido diseñada con la nalidad de ser fabricada mediante impresión 3D,
y para este propósito se ha elegido el uso del material PETG (Polietileno Tereftalato modicado
con glicol). En el contexto ecuatoriano, el PETG se posiciona como el tercer material más popular
después del PLA y el ABS. A diferencia de estos, el PETG ofrece una mayor resistencia mecánica
que el PLA y una mayor facilidad de impresión en comparación con el ABS.
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La elección del PETG como material base se fundamentó en su notable durabilidad, buena
capacidad de adhesión, resistencia a la rotura, capacidad de bloqueo a la humedad y a productos
químicos. Estas propiedades lo convirtieron en el termoplástico más adecuado para ser utilizado
como materia prima en el proceso de impresión 3D para este proyecto en particular.
Asimismo, la órtesis contó con un revestimiento interno de neopreno, un polímero de cloropreno
ampliamente utilizado en dispositivos ortopédicos. El neopreno ha mostrado resistencia a
solventes y agentes químicos, y su elasticidad diculta su deformación mediante pliegues. No
obstante, su característica más destacada radica en su capacidad para resistir daños provocados
por la exión y torsión, lo cual contribuye signicativamente a brindar un mayor nivel de comodidad
al usuario de la ortesis.
Resultados
3.1. Características de la ortesis de inmovilización
La Figura 6 muestra los resultados obtenidos de las entrevistas realizadas a veinte usuarios
indirectos y especialistas veterinarios, en relación a las características de la órtesis.
Figura 6.
Resultados de encuestas con respecto a las características de la ortesis de inmovilización canina.
El factor de comodidad ha sido considerado como muy importante por el 100% de los
encuestados. Los usuarios indirectos relacionan la comodidad con la capacidad del animal para
caminar sin dicultades, pero en todos los casos, los animales (perros) experimentaron dolor y no
pueden caminar normalmente.
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La seguridad fue otro aspecto de gran importancia, siendo mencionada como muy importante por
el 80% de los encuestados. Los usuarios la asociaron directamente con la capacidad del animal
para llevar a cabo sus actividades diarias sin riesgo de desajuste.
El tiempo y la dicultad de colocación del dispositivo en el animal también han sido considerados.
Los veterinarios valoraron que el dispositivo sea práctico y de fácil instalación, mientras que
los usuarios indirectos no le dieron tanta importancia, ya que suelen recurrir a un especialista
veterinario para esta tarea. Sin embargo, no se percataron de que ahora podrán lavar fácilmente
la zona afectada del animal. Todos los encuestados coincidieron en la importancia de tener un
dispositivo de inmovilización que no se disuelva en el agua ni cause molestias por la absorción de
la misma.
La ligereza de la ortesis fue considerada muy importante por el 65% de los encuestados, ya que,
en comparación con los yesos convencionales, representa una carga innecesaria e incómoda para
el animal. La funcionalidad también fue valorada, aunque resultó difícil de medir en una encuesta.
El 90% la consideró muy importante y el 10% restante la consideró importante. Los veterinarios
solicitaron expresamente este requisito, ya que les permite ajustar la ortesis a medida que la
extremidad se desinama debido al tratamiento de la fractura. Por lo tanto, independientemente del
resultado, era un requisito indispensable para el dispositivo de inmovilización a desarrollar.
La transpirabilidad y la asepsia del producto fueron aspectos muy importantes para el 95% de
los encuestados, y esto está relacionado con el daño dermatológico causado por los dispositivos
de inmovilización convencionales. Solo el 20% consideró que la estética no es relevante en las
ortesis, mientras que el 80% coincidió en que el dispositivo debe tener un valor agregado que
realce su apariencia.
Por último, el aspecto económico fue tomado muy en serio e importante por el 100% de los
encuestados, ya que esto determina si el animal tendrá que sufrir las consecuencias del accidente
de por vida o no.
3.2. Análisis jerárquico para selección de alternativas
Después de realizar una evaluación exhaustiva de las cuatro propuestas de solución para el
desarrollo y dimensionamiento de la órtesis, utilizando el método de selección jerárquica, se
concluyó que la propuesta 1 obtuvo los resultados más favorables (ver Figura 7). Esta propuesta
se destacó por su atractivo estético, su versatilidad en funciones, la protección que brinda a la
zona inferior del pie y su capacidad para posicionar la extremidad de manera adecuada.
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Figura 7
Resultados para la síntesis de forma de la órtesis.
Asimismo, se llevó a cabo un análisis detallado de las cinco propuestas de forma de la ortesis (ver
Figura 4). Se dio especial importancia a la ligereza, seguridad, dicultad de fabricación y costo
de las propuestas. Cabe destacar que los valores relacionados con la “ligereza del producto” y
“seguridad” se obtuvieron utilizando el software Autodesk Fusion360®.
Al aplicar el método jerárquico y analizar los datos obtenidos, se determinó que la propuesta más
adecuada en cuanto a la forma de la ortesis fue la propuesta 5 (ver Figura 8). Esta propuesta
se caracteriza por contar con oricios de tamaño considerable y patrones irregulares, lo cual
contribuye a reducir su peso. Aunque conservadora en comparación con las otras propuestas,
cumple con los requisitos necesarios para brindar un óptimo desempeño.
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Figura 8
Resultados para la síntesis de forma de la órtesis.
En la Figura 8 se puede observar que las cinco propuestas exhiben similitudes en términos de
comodidad, transpirabilidad y asepsia. Sin embargo, las diferencias más notables se encontraron
en la ligereza del producto, facilidad de instalación, dicultad de fabricación y estética. Destacó el
modelo cinco como superior en estas características en comparación con las demás propuestas.
Figura 9
Resultados para la síntesis del mecanismo de sujeción.
Además, se procedió a seleccionar el mecanismo de sujeción, comenzando con la exploración de
alternativas y la denición de criterios: ajustabilidad para adaptarse a la forma de la extremidad,
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estabilidad del sistema, complejidad del ajuste y estética. Estos se plantean en función de su
importancia, priorizando la ajustabilidad para adaptarse al cambio de la extremidad durante
el proceso de desinamación, así como la estabilidad del sistema para permitir movimientos
cotidianos del animal, como caminar o sentarse. Para el mecanismo, se consideró con mayor
énfasis la facilidad de la instalación y el mejor ajuste al diseño estético del conjunto.
Tras evaluar las alternativas según los criterios y su ponderación, se determinó que el mecanismo
más apropiado es el tres (3), como se muestra en la Figura 9. El mecanismo 1 destacó por su
buena estética, pero su estabilidad y complejidad en la colocación comprometieron su valoración
en la selección. El mecanismo 2 mostró una excelente estabilidad, pero la dicultad en el ajuste
y la estética del sistema lo descartan. El mecanismo 4, aunque ha sido ampliamente utilizado
en ortesis humanas y ofrece una gran ajustabilidad, no cumplió con la estética deseada para
este proyecto. En contraste, el mecanismo 3 mostró una calicación constante en los diferentes
aspectos evaluados. Posee un buen sistema de ajuste, una adecuada estabilidad y una estética
que se alinea con el diseño general del producto. Por estas razones, se seleccionó el mecanismo 3
como la opción más adecuada.
3.3. Generación de la geometría propuesta
Después de realizar la selección tanto de la forma de la ortesis como del sistema de sujeción,
se procedió a combinar ambas propuestas para crear el producto nal. La Figura 10 mostró
el proceso de diseño, mientras que la Figura 11 ofreció un diseño detallado de la geometría.
Por último, la Figura 12 proporcionó una visualización del producto en uso, brindando una
representación realista de cómo se ve y se utiliza.
Figura 10
Proceso de optimización del material en el desarrollo de la ortesis.
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Figura 11
Geometría propuesta renada para la órtesis de inmovilización de extremidad delantera para perros.
Figura 12
Ortesis propuesta en uso.
3.4. Análisis estructural de la órtesis de inmovilización
El análisis estructural de la ortesis de inmovilización se llevó a cabo utilizando el método de
elementos nitos (MEF). En este análisis, se consideraron las piezas involucradas en el diseño,
como la ortesis fabricada con PETG y los tornillos de acero inoxidable.
La simulación realizada fue de tipo estático, considerando que el material es lineal e isotrópico. La
carga aplicada correspondió al peso del animal, en este caso, 40 kg. En la Figura 13, se mostró
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la distribución del esfuerzo equivalente de Von Misses. El esfuerzo generado por el peso del
animal fue menor que la resistencia del material, ya que no superó los 18.65 MPa, mientras que la
resistencia a la uencia del PETG fue de 49 MPa. Por lo tanto, cumplió con el factor de seguridad,
por lo que, no sufrió deformaciones permanentes.
Figura 13
Distribución de los esfuerzos de Von Misses en las ortesis.
Para la fabricación del prototipo de la ortesis de inmovilización, se utilizó la tecnología aditiva o
impresión 3D, como se ilustra en la Figura 14. En la Figura 15 se aprecia el prototipo nal.
Figura 14
Fabricación de la órtesis en una impresora 3D.
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Figura 15
Órtesis de inmovilización de extremidad delantera para perros.
Es importante destacar que era fundamental para este proyecto desarrollar un dispositivo ortésico
de bajo costo. Por tanto, se llevó a cabo un análisis del costo asociado a la construcción del
prototipo, considerando los precios de referencia de casas comerciales ubicadas en la ciudad de
Ibarra. Los resultados de este análisis se presentan en la Tabla 2.
Tabla 2
Presupuesto para fabricación del prototipo
Cantidad Descripción
Precio
Unitario
(USD)
Cantidad
Costo
(USD)
8 Tornillo Allen M4 x 10mm - cabeza plana 8,00 0,14 pza 1,12
1 Filamento PETG 25,00 0,25 Kg 6.25
1 Neopreno 1,00 4,00 pza 4,00
1 Ensamblado y calibrado 2,00 1,00 serv. 2,00
1
Servicio eléctrico y depreciación de
maquinas
1,00 2,50 serv 2,50
Total USD 15,87
3.5. Trabajos Futuros
Una vez completada la fase actual del proyecto, se vislumbran varias direcciones para futuras
investigaciones y desarrollos.
• Evaluación de la Durabilidad: Un aspecto crucial que planeamos abordar en futuros
trabajos es la evaluación del tiempo de durabilidad de la órtesis para perros. Esto implicará
pruebas exhaustivas para determinar la resistencia y longevidad del dispositivo en
condiciones de uso real.
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• Estudios de Rehabilitación: Nos proponemos realizar estudios comparativos entre nuestra
ortesis y otras opciones disponibles en el mercado, incluyendo pruebas con materiales
técnicos de impresión 3D (Nailon, TPE, TPU, TPC y Fibra de carbono). Estos estudios
evaluarán la efectividad de nuestra ortesis en el proceso de rehabilitación de perros
afectados por lesiones o condiciones musculoesqueléticas.
• Experimentación en Individuos: Como se mencionó anteriormente, la siguiente fase
de nuestro proyecto involucra pruebas con 20 individuos caninos. Este experimento nos
permitirá recopilar datos valiosos sobre la aceptación, comodidad y efectividad de nuestra
ortesis en un entorno práctico.
• Iteración del Diseño: Basándonos en los resultados obtenidos de las pruebas
experimentales, planeamos iterar en el diseño de la ortesis para optimizar su funcionalidad
y desempeño. Esto incluirá ajustes en la forma, el tamaño, los materiales y otros aspectos
relevantes del diseño.
• Validación Clínica: Una vez nalizado el proceso de iteración del diseño, buscamos llevar
a cabo estudios de validación clínica en colaboración con profesionales veterinarios. Estos
estudios garantizarán que nuestra ortesis cumpla con los estándares requeridos en términos
de seguridad, ecacia y benecio clínico para los pacientes caninos.
Conclusiones
Se incorporó el uso de programas de diseño, ingeniería y fabricación asistida por computadora
en el proceso de diseño, lo que permitió una metodología combinada que consideró aspectos
estéticos, económicos y funcionales. Esto tiene el potencial de impulsar la innovación de productos
en el mercado nacional, ya que se pueden realizar simulaciones previas a la construcción del
prototipo para visualizar su comportamiento en servicio en un tiempo reducido.
Se logró desarrollar una propuesta de diseño que cumplió con los parámetros establecidos y utilizó
materiales disponibles en el mercado nacional, lo que garantizó que el dispositivo sea accesible
en cuanto a su costo, que es inferior a $20. El diseño propuesto para la ortesis de inmovilización
se basa en un concepto sencillo y utiliza mecanismos de sujeción adaptados a la morfología del
animal, lo que favorece una mejor adaptación y comodidad para el perro.
El diseño pretende contribuir signicativamente a los procedimientos de inmovilización realizados
por veterinarios, ahorrando tiempo y reduciendo la molestia para el animal durante la inserción del
dispositivo.
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ÓRTESIS DE INMOVILIZACIÓN PARA PERROS: UN ENFOQUE DE BAJO COSTO BASADO EN EL DISEÑO
GENERATIVO
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ÓRTESIS DE INMOVILIZACIÓN PARA PERROS: UN ENFOQUE DE BAJO COSTO BASADO EN EL DISEÑO
GENERATIVO
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